Monolithisch integrierte miniaturisierte Transceiver-Chips für bidirektionale Gradientenindexfaser-Systeme

Abstract:
Neuartige Transceiver-Chips werden zur digitalen optischen Datenübertragung im Gbit/s-Bereich bei 850 nm Wellenlänge herangezogen. Durch unterschiedliche Faserarten mit einer Kerngröße passend zum Chip- Durchmesser werden entsprechende Einsatzgebiete anvisiert. So zeigten Experimente mit einer Semi- Gradientenindex-Glasfaser mit Polymermantel anstelle einer Stufenindex-Faser die bessere Eignung für hochbitratige Übertragungen über größere Strecken aufgrund des wesentlich höheren Bandbreiten–Längen-Produkts. Diese Faser mit 200 µm Kerndurchmesser bietet sich zur Verwendung in Computer-Intrasystem-Verbindungen oder in Automobil-Netzwerken an, wo sie die Plastikfaser aufgrund geringerer Dämpfung und höherer Temperaturbeständigkeit ersetzen könnte. Ein neues Chip-Design ermöglicht eine vereinfachte Prozessabfolge, und der Laser sitzt im Zentrum des Chips, sodass sich die Einkoppeltoleranzen erhöhen. In diesem Bericht werden Prozessierung und Eigenschaften von Transceiver-Chips nach vorhergehendem und neuem Design vorgestellt, die aus einer modifizierten Schichtstruktur hervorgehen. Die neue Schichtstruktur verringert die kapazitive Kopplung zwischen Photodiodenmetallisierung und dotierten Schichten, sodass sich die Bandbreite drastisch erhöht. Die Photodioden der neuesten Chip-Generation zeigen bei 110 µm Durchmesser Bandbreiten bis zu 3 GHz, wodurch weit geöffnete Augendiagramme bei 5 Gbit/s Datenrate ermöglicht werden. In Verbindung mit einer Gradientenindex- Glasfaser mit 100 µm Kerndurchmesser ermöglichen die Chips Datenübertragungen über Strecken, wie sie in Heim-, Industrie- oder Firmen-Netzwerken sowie innerhalb von Rechnerclustern auftreten.